PL241416B1 - Method for producing powder kesterite of Cu₂SnZnS₄ type, intended for production of active layers in thin film photovoltaic cells - Google Patents
Method for producing powder kesterite of Cu₂SnZnS₄ type, intended for production of active layers in thin film photovoltaic cells Download PDFInfo
- Publication number
- PL241416B1 PL241416B1 PL428877A PL42887719A PL241416B1 PL 241416 B1 PL241416 B1 PL 241416B1 PL 428877 A PL428877 A PL 428877A PL 42887719 A PL42887719 A PL 42887719A PL 241416 B1 PL241416 B1 PL 241416B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- kesterite
- cu2snzns4
- amount
- hours
- type
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
- Y02E10/541—CuInSe2 material PV cells
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Photovoltaic Devices (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób wytwarzania proszkowego kesterytu typu Cu2SnZnS4, przeznaczonego do produkcji, warstw czynnych w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych, który polega na tym, że najpierw rozdrabnia się materiały odpadowe i zużyte wyroby w postaci dwuskładnikowych brązów cynowych Cu+Sn i dwuskładnikowych mosiądzów Cu+Zn, o znanym typie i na podstawie składu chemicznego tych materiałów określa się zawartość rzeczywistą pojedynczych metali Cu, Sn i Zn w mieszaninie, dążąc do uzyskania zawartości teoretycznej występującej w kesterycie, a mianowicie stosunku molowego Cu:Sn:Zn = 2:1:1. W przypadku niedoboru metali Zn i Sn uzupełnia się brakującą ilość w stosunku do teoretycznej poprzez dodatek proszków czystych metali Sn i Zn. Następnie rozdrobnione materiały wsadowe mieli się w wysokoenergetycznym młynie kulowym z dodatkiem cieczy dyspergującej w postaci wysokowrzących ciekłych węglowodorów alifatycznych lub aromatycznych wybranych z grupy obejmującej heksan, toluen i ksylen w czasie od 30 minut do 100 godzin, przy prędkości obrotowej młyna 200 do 1100 obr/min, po czym do mieszaniny dodaje się siarkę elementarną w ilości od stechiometrycznej do 100% nadmiaru w stosunku do ilości teoretycznej siarki występującej w kesterycie typu Cu2SnZnS4 i dalej mieli przez 30 minut do 100 godzin przy prędkości obrotowej młyna kulowego 200 - 1100 obr/min. Po zakończeniu procesu odparowuje się ciecz dyspergującą, a uzyskaną mieszaninę ogrzewa się w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze od 400 do 700°C przez okres od 0,5 do 36 godzin, uzyskując proszkowy czysty kesteryt o średniej wielkości krystalitów w zakresie od 10 do 200 nm.The subject of the application is a method of producing Cu2SnZnS4 type powdered kesterite intended for the production of active layers in thin-film photovoltaic cells, which consists in first shredding waste materials and used products in the form of Cu + Sn two-component tin bronze and Cu + Zn two-component brass, of known type and on the basis of the chemical composition of these materials, the actual content of single metals Cu, Sn and Zn in the mixture is determined in order to obtain the theoretical content present in the kesterite, namely the molar ratio of Cu: Sn: Zn = 2: 1: 1. In the case of a deficiency of metals Zn and Sn, the missing amount in relation to the theoretical amount is supplemented by the addition of pure metal powders Sn and Zn. Then, the comminuted charge materials were ground in a high-energy ball mill with the addition of a dispersing liquid in the form of high-boiling liquid aliphatic or aromatic hydrocarbons selected from the group consisting of hexane, toluene and xylene for 30 minutes to 100 hours, at a rotational speed of the mill of 200 to 1100 rpm. elemental sulfur is then added to the mixture in an amount ranging from stoichiometric to 100% excess in relation to the theoretical amount of sulfur present in the Cu2SnZnS4 type kesterite, and further ground for 30 minutes to 100 hours at a rotational speed of the ball mill of 200-1100 rpm. After completion of the process, the dispersing liquid is evaporated, and the resulting mixture is heated in an inert gas atmosphere at a temperature of 400 to 700 ° C for 0.5 to 36 hours, obtaining pure kesterite powder with an average crystallite size in the range of 10 to 200 nm. .
Description
PL 241 416 B1PL 241 416 B1
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania proszkowego kesterytu typu Cu2SnZnS4, przeznaczonego do produkcji warstw czynnych w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych.The subject of the invention is a method of producing Cu2SnZnS4 powder kesterite intended for the production of active layers in thin-film photovoltaic cells.
Znane i najczęściej produkowane obecnie cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne są zwykle oparte na chalkogenkach takich jak mieszanina miedzi, indu, galu i selenu (fotoogniwa CIGS), czy też zbudowane w oparciu o tellurek kadmu (fotoogniwa CdTe). Niedogodnością fotoogniw CIGS jest obecność drogich i deficytowych pierwiastków: indu i telluru, natomiast fotoogniwa CdTe ze względu na zawartość toksycznego kadmu muszą podlegać specjalnemu procesowi utylizacji, co powoduje, że są poszukiwane inne rozwiązania materiałowe.The currently known and most commonly produced thin-film photovoltaic cells are usually based on chalcogenides such as a mixture of copper, indium, gallium and selenium (CIGS photovoltaic cells), or built on the basis of cadmium telluride (CdTe photovoltaic cells). The disadvantage of CIGS photovoltaics is the presence of expensive and scarce elements: indium and tellurium, while CdTe photovoltaics, due to the content of toxic cadmium, must undergo a special disposal process, which means that other material solutions are sought.
Jak opisano w publikacji J. Paier i in. pt.: „Cu2ZnSnS4 as a potential photovoltaic material: A hybrid Hartree-Fock density functional theory study”, Phys. Rev. B 79 (2009) 115126 prowadzone są badania nad zastąpieniem fotoogniw CIGS ogniwami zawierającymi jako warstwę czynną kesteryty, tj. materiały o właściwościach półprzewodnikowych składające się głównie z miedzi, cynku, cyny oraz siarki i/lub selenu. Kesteryty charakteryzuje się strukturą krystaliczną bardzo zbliżoną do CIGS, dużym współczynnikiem absorpcji promieniowania w szerokim zakresie światła widzialnego (104 cm-1) i szerokością przerwy energetycznej odpowiednią do zastosowań fotowoltaicznych (Eg = 1,4-1,5 eV), a ponadto dobrą sprawnością konwersji energii promieniowania na energię elektryczną, stosunkowo prostym sposobem wytwarzania i, co ważne, szeroką dostępnością oraz nietoksycznością pierwiastkowych substratów (Cu, Zn, Sn, S, Se).As described in J. Paier et al. entitled: "Cu2ZnSnS4 as a potential photovoltaic material: A hybrid Hartree-Fock density functional theory study", Phys. Rev. B 79 (2009) 115126, research is being conducted on replacing CIGS photovoltaic cells with cells containing kesterites as the active layer, i.e. materials with semiconductor properties consisting mainly of copper, zinc, tin and sulfur and/or selenium. Kesterites are characterized by a crystal structure very similar to CIGS, a high radiation absorption coefficient in a wide range of visible light (10 4 cm -1 ) and a band gap width suitable for photovoltaic applications (Eg = 1.4-1.5 eV), and also a good efficiency of conversion of radiation energy into electricity, a relatively simple method of production and, importantly, wide availability and non-toxicity of elemental substrates (Cu, Zn, Sn, S, Se).
Znany jest ze zgłoszenia patentowego US8440497 B2 sposób wytwarzania kesterytowych ogniw fotowoltaicznych metodą termicznego naparowywania na podłoże. W pierwszym etapie procesu, w warunkach wysokiej próżni, na podłożu molibdenowym osadzana jest warstwa metali Cu, Sn, Zn metodą naparowania. Dobór czasu naparowania poszczególnych metali pozwala uzyskać warstwę o składzie stechiometrycznym, występującym w kesterycie. W kolejnym etapie w temperaturze ponad 300°C, nad warstwą metali przepuszcza się pary siarki i/lub selenu (alternatywnie H2S lub H2Se), tworzące z warstwą metaliczną strukturę kesterytową o grubości 650-3000 nm. Ostatnim etapem procesu jest wygrzewanie warstwy kesterytowej w atmosferze gazu obojętnego w temperaturach 300-600°C w ciągu 5-30 minut.Known from the patent application US8440497 B2 is a method of manufacturing kesterite photovoltaic cells by thermal vapor deposition on the substrate. In the first stage of the process, under high vacuum conditions, a layer of metals Cu, Sn, Zn is deposited on a molybdenum substrate by vapor deposition. The selection of the vapor deposition time of individual metals allows to obtain a layer with a stoichiometric composition present in kesterite. In the next stage, at a temperature of over 300°C, sulfur and/or selenium vapors (alternatively H2S or H2Se) are passed over the metal layer, forming a kesterite structure with the metallic layer, 650-3000 nm thick. The last stage of the process is heating the kesterite layer in an inert gas atmosphere at temperatures of 300-600°C for 5-30 minutes.
W opisie patentowym US8366975 B2 przedstawiono metodę otrzymywania kompozycji kesterytowych z wykorzystaniem szeregu organicznych kompleksów metali. Kompleksy te tworzą zawiesinę w wysokowrzących rozpuszczalnikach w rodzaju amin i/lub rozpuszczalników heteroaromatycznych. Zawiesiną są pokrywane różne podłoża np. metaliczne, szkło, tworzywa sztuczne, po czym następuje odparowanie rozpuszczalnika i wygrzewanie powstałej warstwy w temperaturach zależnych od rodzaju podłoża i układu prekursorowego, w zakresie 80-350°C.US8366975 B2 describes a method for obtaining kesterite compositions using a series of organic metal complexes. These complexes are suspended in high-boiling solvents such as amines and/or heteroaromatic solvents. Various substrates, e.g. metallic, glass, plastics, are covered with the suspension, followed by evaporation of the solvent and heating of the resulting layer at temperatures depending on the type of substrate and precursor system, in the range of 80-350°C.
W opisie patentowym CN102500293 B ujawniono syntezę proszkowego kesterytu z użyciem jako substratów chlorków metali oraz pierwiastkowej siarki. Odpowiednio dobrane proporcje molowe prekursorów metali i siarki rozpuszczano w trietylenotetraminie, otrzymując po kilkuminutowym mieszaniu czerwony roztwór, który poddawano ogrzewaniu w łaźni olejowej w temperaturze 120-240°C przez czas 0,5-12 godzin. Po ochłodzeniu mieszaniny, odfiltrowaniu otrzymanego produktu i przemyciu go etanolem, wodą destylowaną i wysuszeniu, otrzymano mikrokrystaliczny kesteryt odpowiedni do produkcji warstwy czynnej w ogniwach fotowoltaicznych.The patent description CN102500293 B discloses the synthesis of kesterite powder using metal chlorides and elemental sulfur as substrates. Appropriately selected molar proportions of metal precursors and sulfur were dissolved in triethylenetetramine, resulting in a red solution after several minutes of stirring, which was heated in an oil bath at 120-240°C for 0.5-12 hours. After cooling the mixture, filtering off the obtained product and washing it with ethanol, distilled water and drying, a microcrystalline kesterite suitable for the production of the active layer in photovoltaic cells was obtained.
Znane metody otrzymywania kesterytu do zastosowań fotowoltaicznych, takie jak m.in. metoda termicznego naparowywania, wymagają skomplikowanej aparatury, są czasochłonne i kosztowne. Mniej skomplikowane metody np. osadzanie elektrochemiczne dają z kolei warstwy o gorszej jakości.Known methods of obtaining kesterite for photovoltaic applications, such as e.g. thermal vapor deposition method, require complicated apparatus, are time-consuming and expensive. Less complicated methods, e.g. electrochemical deposition, in turn, produce layers of inferior quality.
Celem wynalazku jest opracowanie prostego i taniego sposobu wytwarzania proszkowego kesterytu typu Cu2SnZnS4 o wysokiej jakości, przeznaczonego do produkcji warstw czynnych w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych, który nie wymaga stosowania skomplikowanej aparatury.The aim of the invention is to develop a simple and cheap method of producing powder kesterite of the Cu2SnZnS4 type of high quality, intended for the production of active layers in thin-film photovoltaic cells, which does not require the use of complicated equipment.
Istota sposobu wytwarzania proszkowego kesterytu typu Cu2SnZnS4, przeznaczonego do produkcji warstw czynnych w cienkowarstwowych ogniwach fotowoltaicznych, z prekursorów metali Cu, Sn, Zn oraz siarki, charakteryzuje się tym, że rozdrabnia się materiały odpadowe i zużyte wyroby w postaci dwuskładnikowych brązów cynowych Cu+Sn i dwuskładnikowych mosiądzów Cu+Zn, o znanym typie i na podstawie składu chemicznego tych materiałów określa się zawartość rzeczywistą pojedynczych metali Cu, Sn i Zn w mieszaninie, dążąc do uzyskania zawartości teoretycznej występującej w kesterycie, a mianowicie stosunku molowego Cu : Sn : Zn = 2 : 1 : 1. W przypadku niedoboru metali SnThe essence of the method of producing powder kesterite type Cu2SnZnS4, intended for the production of active layers in thin-film photovoltaic cells, from metal precursors Cu, Sn, Zn and sulfur, is characterized by grinding waste materials and used products in the form of two-component tin bronzes Cu+Sn and two-component Cu+Zn brasses of known type and on the basis of the chemical composition of these materials, the actual content of single metals Cu, Sn and Zn in the mixture is determined, striving to obtain the theoretical content present in kesterite, namely the molar ratio of Cu : Sn : Zn = 2 : 1 : 1. In case of shortage of metals Sn
PL 241 416 B1 i Zn uzupełnia się brakującą ilość w stosunku do teoretycznej poprzez dodatek proszków czystych metali Zn i Sn. Następnie rozdrobnione materiały wsadowe mieli się w wysokoenergetycznym młynie kulowym z dodatkiem cieczy dyspergującej w postaci wysokowrzących ciekłych węglowodorów alifatycznych lub aromatycznych wybranych z grupy obejmującej heksan, toluen i ksylen, w ilości co najmniej 50% wagowych cieczy w stosunku do masy rozdrobnionych materiałów wsadowych, przez okres od 30 minut do 100 godzin, przy prędkości obrotowej młyna od 200 do 1100 obr./min, po czym do mieszaniny dodaje się siarkę elementarną w ilości od stechiometrycznej do 100% nadmiaru w stosunku do ilości teoretycznej siarki występującej w kesterycie typu Cu2SnZnS4, w razie potrzeby uzupełnia ciecz dyspergującą o ilość, która wyparowała w czasie, gdy pokrywa młyna była otwarta, i dalej mieli przez okres od 30 minut do 100 godzin, przy prędkości obrotowej młyna kulowego od 200 do 1100 obr./min. Następnie odparowuje się ciecz dyspergującą i uzyskaną mieszaninę ogrzewa się w atmosferze gazu obojętnego w temperaturze od 400 do 700°C przez okres od 0,5 do 36 godzin, uzyskując proszkowy czysty kesteryt o średniej wielkości krystalitów w zakresie od 10 do 200 nm.PL 241 416 B1 and Zn, the missing amount in relation to the theoretical amount is supplemented by the addition of powders of pure Zn and Sn metals. Then, the comminuted feed materials are ground in a high-energy ball mill with the addition of a dispersing liquid in the form of high-boiling liquid aliphatic or aromatic hydrocarbons selected from the group consisting of hexane, toluene and xylene, in the amount of at least 50% by weight of the liquid in relation to the weight of the comminuted feed materials, for a period of from 30 minutes to 100 hours, at the rotational speed of the mill from 200 to 1100 rpm, then elemental sulfur is added to the mixture in an amount from stoichiometric to 100% excess in relation to the theoretical amount of sulfur present in kesterite of the Cu2SnZnS4 type, if If necessary, the dispersant is supplemented with the amount that evaporated while the mill lid was open, and further milled for a period of 30 minutes to 100 hours at a ball mill speed of 200 to 1100 rpm. Then, the dispersant liquid is evaporated and the resulting mixture is heated in an inert gas atmosphere at a temperature of 400 to 700°C for 0.5 to 36 hours, obtaining powdery pure kesterite with an average crystallite size in the range of 10 to 200 nm.
Sposób wytwarzania proszkowego kesterytu typu Cu2SnZnS4 według wynalazku jest prosty, nietoksyczny dla środowiska i nie wymaga stosowania skomplikowanej aparatury. Ponadto wykorzystuje łatwo dostępne odpady poprodukcyjne i wyroby zużyte w postaci stopów: dwuskładnikowych brązów cynowych Cu+Sn i dwuskładnikowych mosiądzów Cu+Zn oraz pierwiastkową siarkę, co w konsekwencji skutkuje niższą ceną ogniw fotowoltaicznych zawierających jako warstwę czynną wytworzony kesteryt.The method of producing Cu2SnZnS4 kesterite powder according to the invention is simple, non-toxic to the environment and does not require the use of complicated equipment. In addition, it uses easily available post-production waste and used products in the form of alloys: Cu+Sn two-component tin bronzes and Cu+Zn two-component brasses, as well as elemental sulfur, which in turn results in a lower price of photovoltaic cells containing kesterite as the active layer.
Stopy użyte do produkcji kesterytu charakteryzują się mniejszą aktywnością korozyjną niż czyste metale wchodzące w ich skład, co dodatkowo pozwala na minimalizację zanieczyszczeń, szczególnie tlenkowych w końcowym kesterycie.The alloys used in the production of kesterite are characterized by a lower corrosive activity than the pure metals included in their composition, which additionally allows minimizing impurities, especially oxides, in the final kesterite.
Dodatkową zaletą sposobu jest zagospodarowanie materiałów odpadowych powstających w procesach produkcyjnych oraz składowanych wyrobów zużytych.An additional advantage of the method is the management of waste materials generated in production processes and stored used products.
Przedmiot wynalazku objaśniono poniżej w praktycznym przykładzie realizacji sposobu wytwarzania proszkowego kesterytu typu Cu2SnZnS4.The subject of the invention is explained below in a practical example of a method for producing Cu2SnZnS4 kesterite powder.
Przykładu tego nie należy uważać za ograniczający istotę lub zawężający zakres ochrony, gdyż stanowi on jedynie ilustrację wynalazku.This example should not be considered as limiting the essence or narrowing the scope of protection, as it is only illustrative of the invention.
PrzykładExample
Rozdrobniono i zmieszano następujące odpady przemysłowe:The following industrial waste was shredded and mixed:
- brąz cynowy, gatunek B9 zawierający 91% wagowych miedzi i 9% wagowych cyny,- tin bronze, grade B9 containing 91% by weight of copper and 9% by weight of tin,
- mosiądz, gatunek M63 zawierającego 63% wagowych miedzi i 37% wagowych cynku.- brass, grade M63 containing 63% by weight of copper and 37% by weight of zinc.
Aby uzyskać zawartości teoretyczne pojedynczych metali Cu, Zn i Sn występujących w kesterycie, a mianowicie stosunku molowego Cu : Sn : Zn = 2 : 1 : 1, zmieszano 1 g mosiądzu M63 z 1 g brązu B9, a następnie dodano jeszcze brakujące czyste metale w ilościach: 1,348 g cyny i 0,422 g cynku.To obtain the theoretical content of single metals Cu, Zn and Sn present in kesterite, namely the molar ratio of Cu : Sn : Zn = 2 : 1 : 1, 1 g of M63 brass was mixed with 1 g of B9 bronze, and then the missing pure metals were added in quantities: 1.348 g of tin and 0.422 g of zinc.
Przygotowaną mieszaninę zmielono w wysokoenergetycznym planetarnym młynie kulowym Pulverisette 7 firmy Fritsch, dodając ksylenu jako cieczy dyspergującej, w ilości 5,5 cm3. Misa i mielniki były wykonane z węglika wolframu. Prędkość obrotowa młyna kulowego wynosiła 900 obr./min, a czas mielenia 4 godziny.The prepared mixture was ground in a high-energy planetary ball mill Pulverisette 7 by Fritsch, adding xylene as a dispersing liquid in the amount of 5.5 cm 3 . The bowl and grinding media were made of tungsten carbide. The rotational speed of the ball mill was 900 rpm and the grinding time was 4 hours.
Następnie otwarto pokrywę misy mielącej i do mieszaniny dodano siarkę elementarną w nadmiarze 2% molowych w stosunku do ilości teoretycznej siarki występującej w kesterycie typu Cu2SnZnS4, tj. 1,585 g, uzupełniono ciecz dyspergującą o 1 cm3, tj. o ilość, która wyparowała w czasie, gdy pokrywa młyna była otwarta, i dalej mielono składniki przez 10 godzin przy niezmienionej prędkości obrotowej młyna kulowego.Then, the lid of the grinding bowl was opened and elemental sulfur was added to the mixture in excess of 2 mol% in relation to the theoretical amount of sulfur present in Cu2SnZnS4 kesterite, i.e. 1.585 g, the dispersing liquid was supplemented by 1 cm 3 , i.e. the amount that evaporated during while the mill lid was open, and the ingredients were further ground for 10 hours at the same speed of rotation of the ball mill.
Po zakończeniu procesu otwarto pokrywę misy mielącej, odparowano ciecz dyspergującą i oddzielono mielniki od mieszaniny, którą następnie umieszczono w łódeczce kwarcowej i poddano ogrzewaniu w ceramicznym piecu rurowym w atmosferze czystego argonu, w temperaturze 550°C, przez 6 godzin. Otrzymano czysty proszek kesterytu typu Cu2SnZnS4 o strukturze tetragonalnej i średniej wielkości krystalitów 190 nm.After the process was completed, the lid of the grinding bowl was opened, the dispersing liquid was evaporated and the grinding media were separated from the mixture, which was then placed in a quartz boat and heated in a ceramic tube furnace in an atmosphere of pure argon at a temperature of 550°C for 6 hours. A pure kesterite powder of the Cu2SnZnS4 type with a tetragonal structure and an average crystallite size of 190 nm was obtained.
W celu określenia przydatności wytworzonego proszku do celów fotowoltaiki, otrzymany kesteryt użyto w warunkach laboratoryjnych do wytworzenia warstwy czynnej na ogniwie fotowoltaicznym z wykorzystaniem techniki powlekania obrotowego tzw. spin-coatingu. W tym celu na płytkę szklaną naniesiono dolną warstwę przewodzącą z tlenku cynkowo-indowego, którą następnie wprowadzano do powlekacza obrotowego tzw. spin-coatera i na obracająca się płytkę naniesiono poprzez wylewanie roztwór polimeru przewodzącego w postaci mieszaniny poli(3,4-etyleno-1,4-dioksytiofenu) i polistyrenu sulfonowanego. Tak przygotowane podłoże wygrzewano w temp. 150°C przez 5 minut, a następnie naniesionoIn order to determine the suitability of the produced powder for photovoltaic purposes, the obtained kesterite was used in laboratory conditions to produce an active layer on a photovoltaic cell using the spin coating technique, the so-called spin coating. spin-coating. For this purpose, a lower conductive layer of zinc-indium oxide was applied to the glass plate, which was then introduced into the spin coater, the so-called spin coater. a solution of a conductive polymer in the form of a mixture of poly(3,4-ethylene-1,4-dioxythiophene) and sulphonated polystyrene was deposited on the rotating plate. The substrate prepared in this way was heated at 150°C for 5 minutes and then applied
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL428877A PL241416B1 (en) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | Method for producing powder kesterite of Cu₂SnZnS₄ type, intended for production of active layers in thin film photovoltaic cells |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL428877A PL241416B1 (en) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | Method for producing powder kesterite of Cu₂SnZnS₄ type, intended for production of active layers in thin film photovoltaic cells |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL428877A1 PL428877A1 (en) | 2019-10-21 |
| PL241416B1 true PL241416B1 (en) | 2022-09-26 |
Family
ID=68238710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL428877A PL241416B1 (en) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | Method for producing powder kesterite of Cu₂SnZnS₄ type, intended for production of active layers in thin film photovoltaic cells |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL241416B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| PL441793A1 (en) * | 2022-07-20 | 2023-07-03 | Akademia Górniczo-Hutnicza Im.Stanisława Staszica W Krakowie | Method of producing sinters from nanopowders of the kesterite Cu2ZnSnS4 type semiconductor |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20120030434A (en) * | 2009-05-21 | 2012-03-28 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | Processes for preparing copper tin sulfide and copper zinc tin sulfide films |
| US20120055554A1 (en) * | 2009-05-21 | 2012-03-08 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Copper zinc tin chalcogenide nanoparticles |
| US8366975B2 (en) * | 2010-05-21 | 2013-02-05 | E I Du Pont De Nemours And Company | Atypical kesterite compositions |
| US8440497B2 (en) * | 2010-10-26 | 2013-05-14 | International Business Machines Corporation | Fabricating kesterite solar cells and parts thereof |
| US20130037111A1 (en) * | 2011-08-10 | 2013-02-14 | International Business Machines Corporation | Process for Preparation of Elemental Chalcogen Solutions and Method of Employing Said Solutions in Preparation of Kesterite Films |
| PL406175A1 (en) * | 2013-11-21 | 2015-05-25 | Stanley Aleksander Rokicki | Carrying composite of photovoltaic cells |
| PL229752B1 (en) * | 2014-10-27 | 2018-08-31 | Politechnika Slaska | Photovoltaic dye cell and method for producing it |
| US10570015B2 (en) * | 2016-09-02 | 2020-02-25 | International Business Machines Corporation | Minimizing tin loss during thermal processing of kesterite films |
| CN109328179B (en) * | 2016-10-07 | 2021-12-24 | 托普索公司 | Kesterite materials of the CZTS, CZTSe or CZTSSe type |
-
2019
- 2019-02-11 PL PL428877A patent/PL241416B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL428877A1 (en) | 2019-10-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yuan et al. | Efficient planar antimony sulfide thin film photovoltaics with large grain and preferential growth | |
| Gao et al. | Fabrication of Sb2S3 thin films by sputtering and post-annealing for solar cells | |
| Vinayakumar et al. | CuSbS2 thin films by rapid thermal processing of Sb2S3-Cu stack layers for photovoltaic application | |
| Yang et al. | Solution-processed highly efficient Cu2ZnSnSe4 thin film solar cells by dissolution of elemental Cu, Zn, Sn, and Se powders | |
| Syafiq et al. | Progress in CZTS as hole transport layer in perovskite solar cell | |
| Yan et al. | Solution-based synthesis of chalcostibite (CuSbS 2) nanobricks for solar energy conversion | |
| Hsu et al. | Benign solutions and innovative sequential annealing processes for high performance Cu2ZnSn (Se, S) 4 photovoltaics | |
| Xiao et al. | Influencing mechanism of the selenization temperature and time on the power conversion efficiency of Cu2ZnSn (S, Se) 4-based solar cells | |
| Reddy et al. | Solution-based spin-coated tin sulfide thin films for photovoltaic and supercapacitor applications | |
| Hou et al. | Low-temperature processing of a solution-deposited CuInSSe thin-film solar cell | |
| Baby et al. | The effect of in-situ and post deposition annealing towards the structural optimization studies of RF sputtered SnS and Sn2S3 thin films for solar cell application | |
| Peksu et al. | Characterization of Cu2ZnSnS4 thin films deposited by one-step thermal evaporation for a third generation solar cell | |
| Liu et al. | Butyldithiocarbamate acid solution processing: its fundamentals and applications in chalcogenide thin film solar cells | |
| Carter et al. | Cu2ZnSn (S, Se) 4 solar cells from inks of heterogeneous Cu–Zn–Sn–S nanocrystals | |
| Barthwal et al. | Present status and future perspective of antimony chalcogenide (Sb2X3) photovoltaics | |
| Londhe et al. | Development of superstrate CuInGaSe2 thin film solar cells with low-cost electrochemical route from nonaqueous bath | |
| US8815123B2 (en) | Fabrication method for ibiiiavia-group amorphous compound and ibiiiavia-group amorphous precursor for thin-film solar cells | |
| Zhao et al. | Defects passivation and crystal growth promotion by solution-processed K doping strategy toward 16.02% efficiency Cu (In, Ga)(S, Se) 2 solar cells | |
| Yaşar et al. | Improved characteristics for chemically grown Cu2SnS3 promising solar absorbers through the use of TritonX-100® surfactant | |
| García et al. | Phase pure CuSbS 2 thin films by heat treatment of electrodeposited Sb 2 S 3/Cu layers | |
| Hussain et al. | Characterization of Cu3SbS3 thin films grown by thermally diffusing Cu2S and Sb2S3 layers | |
| Yang et al. | Study of copper bismuth sulfide thin films for the photovoltaic application | |
| Abulikemu et al. | Colloidal Sb 2 S 3 nanocrystals: synthesis, characterization and fabrication of solid-state semiconductor sensitized solar cells | |
| Park et al. | Mechanochemically synthesized SnS nanocrystals: Impact of nonstoichiometry on phase purity and solar cell performance | |
| Koskela et al. | Solution processing Cu3BiS3 absorber layers with a thiol–amine solvent mixture |